农用杀虫化合物种类及其活性探究

付逸群,于颖敏,马瑞瑶

(中国石油大学胜利学院 化学工程学院，山东 东营 257097)

寄生在大豆或者棉花上的斜纹夜蛾(Spodoptera litura)、玉米中的粘虫(Mythimna separata Walker)、桑叶上的桑粉虱(Bemisia myricae Kuwana.)，还有蚜虫(Aphidoidea)、红蜘蛛(Tetranychus cinnbarinus)、苜蓿蚜(Aphis craccivora Koch)、小菜蛾(Plutella xylostella)、线虫(Caenorhabditis Elegans)、桃蚜(Myzus persicae)、草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)等偶发害虫，都会不同程度地引起农业大幅度减产，危害农业生产。为此，在3月26日，第725号国务院令公布了自2020年5月1日起施行《农作物病虫害防治条例》。科学家们也为此加强了农业病害虫治理的研究，从农桑、水果、蔬菜到森林保护，主要防护措施包括：农业防护、生物防护以及化学防护。接下来简单综述一下化学合成农用杀虫剂的类型以及生物活性，以期为农业生产保驾护航。

1 化学合成农药简介

随着农业的快速发展，农药的使用量也在逐年增加，由于作物对农药的蓄积作用，使得人类患病率明显增加；农业病虫害在长期用药过程中产生了抗药性，因此，既加重了农业减产现象，污染环境，又引起“食品安全”隐患。

而对于“农药”，我们一般是指人工合成的化工产品，即“化学合成农药”，主要包含：无机、有机、植物性以及微生物农药等，其中以见效快、用量少、药效高、用途广的有机农药种类为最多：酰胺类、吡唑甲酰胺类、偶氮类、酮肟醚类、苯基吡唑类、吡唑肟类、取代吡啶类、异唑啉类、嗪酮类、辣椒碱类、丹皮酚苯磺酰腙类等；可以制备成粉剂、乳状、水剂、颗粒剂等，其毒力、毒性以及药效都会有较大差异性。

根据农药防治对象，可以分为：杀虫、抑菌、除草、杀螨等，除此之外还有植物生长促进剂、杀软体动物剂等，其作用方式主要有：胃毒、触杀、熏蒸、内吸、引诱、拒食以及昆虫生长调节剂等。

2 化学合成杀虫剂的种类及其活性

2.1 酰胺类

酰胺类化合物是一种活性高、用量少，且研究较多的一类化学农药，主要有四唑虫酰胺、氟啶虫酰胺、吡唑甲酰胺、吡唑酰胺以及环溴虫酰胺等。

2.1.1 四唑虫酰胺类

双酰胺类杀虫剂的发现是目前在鳞翅目昆虫卵孵盛期至低龄幼虫期使用的继拟除虫菊酯杀虫剂后的防效优于绝大多数、重要的杀虫剂之一。徐丽娜[1]等曾分别采用人工饲料混药法室内生测和喷洒药剂悬浮液的田间药效方法研究了新型、尚未投入市场的双酰胺类杀虫剂四唑虫酰胺对斜纹夜蛾3龄幼虫进行毒力试验，结果表明：浓度越高防效增大，在斜纹夜蛾低龄幼虫高峰期18%四唑虫酰胺悬浮剂对水喷雾后可有效防治棉田斜纹夜蛾且棉花叶片上未见明显药害症状。

2.1.2 氟啶虫酰胺类

吡啶酰胺类化合物是一种防治果蔬和作物由子囊菌和半知菌引起的病害、具有广谱生物活性、内吸性以及已有相关杀菌和杀虫领域上市的高业绩农药种类之一。杨子辉[2]等在已商品化的先导化合物氟啶虫酰胺的基础上通过变换吡啶环上羧基的位置合成了10种氟啶虫酰胺衍生物，并对其使用现代波谱技术进行结构鉴定后，在500 mg/L度下对苜蓿蚜进行杀虫活性测试，仅有两个化合物具有杀虫活性，致死率仅为30%，但是为由抑菌剂设计改造成杀虫剂提供了有效的理论实验数据。

2.1.3 吡唑甲酰胺类

李康明[3]等以2种不同结构的5-吡唑甲酸为原料经过缩合反应制备了23个新型的5-吡唑甲酰胺类化合物，在500 mg /L浓度下发现部分化合物对黏虫和蚜虫有良好的杀虫活性，致死率在95%以上，在 25 mg /L 浓度下对烟草赤星病菌、小麦赤霉病菌以及油菜菌核病菌的抑制率均大于50%．

2.1.4 吡唑酰胺类

张敏[4]等在氯虫苯甲酰胺中吡唑环的5-位引入取代噁唑环单元后合成出了一系列新型吡唑酰胺，生物活性筛选发现在浓度为500 mg/L时所有化合物对粘虫表现出90%以上的杀虫活性，部分化合物对朱砂叶螨的防效可达80%～100%，在100 μg/mL时对苜蓿蚜的致死率为90%～100%。

2.1.5 环溴虫酰胺类

谭海军[5]等发现化学结构类似于氯虫苯甲酰胺的新型邻甲酰氨基苯甲酰胺类长效杀虫剂环溴虫酰胺单剂或复配对鳞翅目、双翅目和鞘翅目等多类害虫表现出了高杀虫活性，且通过胃毒、触杀和内吸作用可同时控制果蔬、玉米、茶、草等作物上的害虫。

2.2 丹皮酚苯磺酰腙类

陈根强[6]等根据丹皮酚可通过乙酰胆碱酯酶、穿过血脑屏障的作用机理进行丹皮酚羰基位修饰和亚胺位磺化设计合成了5个丹皮酚苯磺酰腙类衍生物，以川楝素为阳性对照采用小叶碟添加法测定杀粘虫活性，在1mg/mL 浓度下死亡率为50.0%，等同于商品化川楝素杀虫剂，且供试昆虫表现出虫体发黑、畸形蛹、畸形蛾的非正常生长现象。

2.3 酮肟醚类

李康明[7]等合成了32 个新的1-( 4-氯苯基) -2-环丙基酮肟醚类化合物，结构鉴定确认后分别对蚜虫、红蜘蛛、黏虫进行生物活性筛选：部分化合物在200mg /L 浓度下对蚜虫、红蜘蛛以及黏虫的致死率分别为78.57%、69.95%和100%。

2.4 苯基吡唑类

杨帅[8]等以苯胺类化合物为原料合成了21个苯基吡唑类化合物，采用浸液法进行生物活性测试，结果发现部分化合物对小菜蛾24h的LC50为 0.26～1.10 mg·L-1，对中华蜂的急性经口毒性LC50为0.09～0.22 mg·L-1，比氟虫腈 (0.05 mg·L-1) 略低；构效关系发现苯环的取代基对此类化合物的生物杀虫活性影响很大。

2.5 辣椒碱类

汪金波[9]等以香兰素胺盐酸盐和取代苄胺为原料合成了204个辣椒碱类似物，采用叶碟法以3龄东方黏虫进行杀虫活性测试，发现大部分目标化合物在10μg/片下有较强的毒杀活性，致死率在90%以上；构效关系表明苯环上氟原子单取代衍生物和酰基对该类化合物的杀虫活性均有显著影响。

2.6 吡唑肟类

荀校[10]等以杀螨剂唑螨酯为先导化合物利用活性基团拼接法设计合成了20个未见文献报道的新型吡唑肟类化合物，在500μg/mL浓度下均对东方粘虫均呈现出100%的杀虫活性，在100 μg/mL下对东方粘虫的杀灭活性均达100%的化合物有5个，2个化合物在20μg/mL下对东方粘虫仍具有40%的杀虫效果，值得进一步研究。

2.7 氧化偶氮类

韩金涛[11]等以戒台霉素母体结构的基础上保留氧化偶氮和端链乙烯基，合成了10个结构新颖的戒台霉素衍生物，在500 mg/L质量浓度下，2个化合物对松材、根结以及甘薯茎线虫具有良好的杀线虫活性，其中JTCD-05松材线虫的LC50值为0.066 mg/L(阳性对照药剂阿维菌素的LC50值为0.511 mg/L)，具有一定的开发潜力。

2.8 取代吡啶类

付骋宇[12]等通过开发含有3-吡啶基骨架的化合物发现作用于新的或正在开发的靶标位点的杀虫活性化合物，最终发现了对有重要农业危害的刺吸式害虫桃蚜具有杀虫活性的化合物 3-氨基吡啶脲。

2.9 嗪酮类

杨岩[13]等发现吡蚜酮是高效、低毒、作用机制独特的嗪酮类杀虫农药，对蚜虫、白粉虱、黑尾叶蝉等有突出的防治效果，吡蚜酮的作用靶标是通过激活昆虫牵张感受器中的TRPV通道导致昆虫行为失调导致影响取食等行为而使昆虫最终饿死，并对该类杀虫剂的构效关系进行了简单汇总。

2.10 其他

徐靖博[14]等以2-三氟甲基苯胺和七氟异丙基碘为起始原料经烷基化、溴化等6步反应制备broflanilide，杀虫活性测试结果表明broflanilide对鳞翅目害虫小菜蛾、甜菜夜蛾、二化螟均具有较高的活性(LC50值分别为0.13，0.92，1.23 mg/L)，在10 mg/L剂量下对桃蚜、家蝇幼虫、榆叶甲幼虫的致死率均为100%。

吴小英[15]等采用化学方法合成芋螺毒素线性肽后氧化折叠获得芋螺毒素ImI，采用昆虫注射法研究对黄粉虫的杀虫活性，其半数致死剂量为0.11 μg/mg。

刘琛[16]在研究三唑类手性药物时，以黄粉虫作为实验昆虫，利用高效液相手性色谱串联质谱分离解析三唑类药物在生物体内及其排泄物中烯唑醇和四氟醚唑对映体选择性富集的规律，进而评价其环境风险和对非靶标生物的危害。

朱绍明[17]等为了获得对桑粉虱具有较高防效的杀虫剂配方，选取灭多威、敌敌畏和虫螨腈进行混剂配比筛选，以药膜法比较其单剂和不同配比混剂的室内生物活性，以期获得最佳配比的田间药效。结果发现灭多威与虫螨腈复配的最佳配比为60.3∶39.7，稀释至145.6～291.2 mg/L对田间桑粉虱药后1～5 d的防效均在98%以上。

孙洪扬[18]等以4-溴-2-甲基苯甲酸为起始原料反应制备得到氟雷拉纳，杀虫活性测定结果表明：1.25mg/L条件下对小菜蛾、黏虫的杀虫活性可达100%，明显优于对照药剂四氯虫酰胺。

叶火春[19]等采用叶管药膜法和共毒系数法筛选甲维盐与啶虫脒对豇豆豆大蓟马的的联合毒力，田间试验评价其混配药剂的结果表明，甲维盐与啶虫脒对豆大蓟马成虫毒杀作用强(LC50值分别为2.21和12.30 mg/L)；当质量比为1∶4混配(10%)时增效作用最为显著，可作为防治豇豆蓟马专用药剂进行示范。

3 结论

化学合成农药正日益月新的为农业病虫害防治发挥着不容忽视的作用，但是为了保障“舌尖上的安全”，必须从源头上解决食品安全和环境污染的问题，化学合成农药在研发构效关系的同时，还应该注意农药残留和降解以及在动植物体内蓄积的问题，因此，在化学农药研发的同时，还应该关注绿色环保的生物农药乃至天然农药的研发，以期获得农作物祛病防病、增产增收双赢功效。